850 000 vuotta vanha hammas viitoittaa tietä esivanhempien luo

Ikivanhan hampaan tutkimukset ovat auttaneet sijoittamaan kiistellyn ihmislajin ihmiskunnan sukupuun oikealle oksalle. Tulos antaa uuden käsityksen siitä, kuka oli nykyihmisen lähin edeltäjä – ja paljastaa lisäksi sen, mistä meille ominaiset kasvonpiirteet juontuvat.

Ikivanhan hampaan tutkimukset ovat auttaneet sijoittamaan kiistellyn ihmislajin ihmiskunnan sukupuun oikealle oksalle. Tulos antaa uuden käsityksen siitä, kuka oli nykyihmisen lähin edeltäjä – ja paljastaa lisäksi sen, mistä meille ominaiset kasvonpiirteet juontuvat.

Shutterstock

Mikä laji oli nykyihmisen lähin esivanhempi?

Tämä kysymys on jakanut paleoantropologit kahteen leiriin vuosikymmeniksi. Toisen leirin mukaan vastaus on Homo heidelbergensis, josta on tehty useita löytöjä sekä Euroopasta että Afrikasta.

Toinen puoli tutkijoita on sitä mieltä, että kyseinen laji on Homo antecessor, joka kuvattiin tieteellisesti vasta vuonna 1994, kun Pohjois-Espanjasta Atapuercan luolasta löytyi 780 000 vuotta vanha lapsen kallo.

Nyt 850 000 vuotta vanhan hampaan uraauurtava tutkimus on auttanut tutkijat vastauksen jäljille.

Kumpikin laji on hyvä ehdokas

Homo antecessor ja Homo heidelbergensis ovat kumpikin vahvoja ehdokkaita nykyihmisen lähimmäksi edeltäjäksi, ja paleoantropologien mielipiteet asiasta jakautuvat jyrkästi kahtia.

Kartoittamalla hampaiden proteiineja Kööpenhaminan yliopiston tutkijat ovat pystyneet vihdoin sijoittamaan Homo antecessorin ihmislajin sukupuuhun.

Tulos on saavutettu uudella tekniikalla, joka on kehitetty yliopiston EvoGenomics- ja GeoGenetics-keskuksissa.

Sen sijaan, että analyysissa olisi käytetty fossiileista eristettävän dna:n geneettistä informaatiota, tarkasteluun on otettu proteiinit, joiden avulla voidaan nähdä pidemmälle menneisyyteen.

Dna hajoaa helposti ajan mittaan, eikä käyttökelpoista dna:ta juuri koskaan saada yli muutaman sadantuhannen vuoden ikäisistä fossiileista.

Etenkin hammaskiilteen proteiinit voivat sitä vastoin säilyä miljoonia vuosia.

Homo antecessor -fossiilin hammas

Homo antecessor on voitu sijoittaa oikeaan paikkaan nykyihmisen sukupuussa hammaskiilteen proteiinianalyysin avulla.

© Mathieu Duval et al.

Tutkijat onnistuivat eristämään Enrico Cappellinin johdolla vain 20 milligrammasta kiillettä proteiinisekvenssejä, jotka kertoivat Homo antecessorin sukulaisuussuhteista myöhempien ihmislajien kanssa.

Tutkijat vertasivat sekvenssejä vastaaviin nykyihmisen eli Homo sapiensin, neandertalinihmisen ja niin sanotun denisovanihmisen proteiineihin. Denisovanihmisiä asui Siperiassa samaan aikaan kuin neandertalinihmisiä oli Euroopassa.

Tulos osoitti, että Homo antecessor kuuluu samaan kehityslinjaan kuin nykyihminen ja edellä mainitu ihmislajit. Se antaa myös uutta tietoa siitä, milloin nykyihmiselle ominaiset piirteet ovat kehittyneet.

Pommitusta, törmäyksiä ja kierroksia. Tutkijat altistivat muinaiset proteiinit monenlaisille testeille, ja tuloksena saatiin yksityiskohtaista dataa proteiinien rakenneosista, jotka voivat kertoa nykyihmisen esivanhemmista.

Evoluutio
© Oliver Larsen

1. Muinaisia proteiineja pommitetaan elektroneilla

Tutkijat irrottavat fossiilin hammaskiilteestä proteiineja happokylvyllä, minkä jälkeen proteiinit laitetaan massaspektrometriin. Laitteessa proteiineja pommitetaan elektroneilla niin, että niistä tulee sähköisesti varautuneita.

Evoluutio
© Oliver Larsen

2. Suodatin lajittelee kappaleet koon mukaan

Sähkömagneettinen suodatin pitää huolta siitä, että vain yksi osatyyppi pääsee suodattimen läpi kerralla. Suodatin torjuu rataa taivuttamalla hiukkaset, joiden massan ja sähköisen varauksen suhde on väärä.

Evoluutio
© Oliver Larsen

3. Proteiinipätkät törmäävät kaasuun

Suodattimen läpi päässeet osat johdetaan suurella nopeudella kammioon, missä ne törmäävät kaasumolekyyleihin. Törmäys pilkkoo osat vieläkin pienemmiksi kappaleiksi, jotka johdetaan eteenpäin.

Evoluutio
© Oliver Larsen

4. Kiertorata paljastaa luonteen

Pienet proteiinikappaleet laitetaan kiertämään elektrodia. Mitä raskaampia ne ovat suhteessa niiden sähköiseen varaukseen, sitä kauempana elektrodista ne kiertävät. Kiertoradan mittaus paljastaa, mistä osat koostuvat.

Nykyihmisen ”modernit piirteet” ovat ikivanhoja

Kun ensimmäiset Homo antecessor -löydöt tehtiin vuonna 1994, tutkijat kiinnostuivat erityisesti lapsen kallon piirteistä.

Kallossa oli piirteitä, jotka muistuttavat nykyihmistä erittäin paljon. Esimerkiksi kasvot ovat pienet ja litteät, ja poskiluiden alla on selkeät syvennykset.

Homo antecessorin kasvot olivat litteät ja melko pienet.

Homo antecessorilla, joka eli noin 1,2 miljoonaa - 780 000 vuotta sitten, oli piirteitä, jotka muistuttavat nykyihmistä, kuten litteät ja melko pienet kasvot.

© Ritzau Scanpix

Samoja piirteitä on nykyihmisen kallossa mutta ei neandertalin- tai denisovanihmisen kallossa.

Uusi proteiinitutkimus todistaakin, että Homo antecessor kuuluu nykyihmisen kehityslinjaan ja että mitä todennäköisimmin nykyihminen on perinyt tunnusomaiset kasvonpiirteensä juuri tältä lajilta.

Kasvonpiirteemme ovat siten vähintään 850 000 vuotta vanhoja.

Tämä merkitsee myös sitä, että ne kehittyivät ennen kuin oma kehityslinjamme erkani neandertalinihmisistä ja denisovanihmisistä. Meidän piirteemme ovat toisin sanoen vanhempi kuin näille kahdelle lajille ominaiset tunnetut piirteet.

Proteiner i en tand har placeret Homo antecessor på menneskeslægtens stamtræ.

Sekä neandertalinihmisen että denisovanihmisen kalloissa kasvojen alaosa työntyi enemmän esiin ja kulmakaaret erottuivat voimakkaammin.

Piirteet, joita on perinteisesti pidetty alkuperäisempinä tai "primitiivisempinä" kuin omia piirteitämme, ovat nyt siis osoittautuneet "modernimmiksi".

On vielä liian varhaista nimittää Homo antecessoria nykyihmisen lähimmäksi edeltäjäksi, mutta nyt ainakin tiedetään se, että laji, joka on nykyihmisen, neandertalinihmisen ja denisovanihmisen yhteinen kantamuoto, on H. antecessoria muistuttava laji.

Täydellisemmän kuvan saamiseksi sukulaisuussuhteista tutkijoiden on verrattava myös Homo antecessorin proteiineja Homo heidelbergensiksen proteiineihin, minkä jälkeen myös jälkimmäisen lajin paikka sukupuussa selviää.

Homo heidelbergensis eli 700 000 - 300 000 vuotta sitten.

Laji on siten Homo antecessorin tavoin kyllin vanha edeltääkseen sekä nykyihmistä, neandertalinihmistä ja denisovanihmistä mutta voi olla, että Homo heidelbergensiksen paikka sukupuussa sijaitseekin kohdassa, missä nykyihminen on jo erkaantunut kahdesta muusta lajista.

Ehkä Euroopasta tehtyjä Homo heidelbergensis -löytöjä on kohdeltava kuin ”esineandertalilaisina”, kun taas Afrikasta löydetyt lajin fossiilit kuuluvatkin aivan toiseen kohtaan ihmisen sukupuuta.

Proteiinit rakentavat sukupuuta

Tulevina vuosina pyritään uusilla proteiinianalyyseilla selvittämään kaikkea tätä.

Menetelmä voi antaa meille hyvin tarkan kuvan lajien välisistä suhteista ja lisäksi tarjota mahdollisuuden seurata ihmisen sukupuuta ajassa taaksepäin paljon kauemmaksi kuin dna-analyyseillä päästään.